自动化控制系统的应用实验挑战分析

作者/杨全博，中国石油管道公司

引言

自动化控制领域中，工业控制系统安全是重要的研究课题，以保证工业自动化运行顺畅且发挥时效性。信息技术是基于开放性网络构建起来的，具有信息共享性，这些特点给自动化控制塑造了良好的控制控制，同时也让工业控制系统面临各种挑战，即系统运行安全成为亟待解决的问题，也是维护工业控制系统持续稳定运行的关键所在。

1.工业控制系统是为了信息安全的重要组成部分

工业企业运行中应用信息技术，重在实现企业的信息化管理，主要包括四个方面的内容：

其一，企业资源计划的信息化管理；

其二，企业制造执行系统的信息化管理；

其三，企业过程控制系统的信息化管理；

其四，企业基础自动化系统的信息化管理。

其中，过程控制系统和基础自动化系统都应用了自动化技术，实现了系统控制的自动化运行。在系统的构成上来看，为多种系统发挥着控制做应用，即数据信息采集系统、分布式控制系统、可编程控制器等等，还包括制造执行系统，发挥系统的控制执行作用。

工业控制系统是目前工业企业中的重要组成部分，如果系统运行中没有实现自动化控制，就难以屏蔽外来攻击，当系统被用于企业的生产运行中，不仅无法发挥有效的控制作用，还会导致生产难以顺利展开，使得生产无法按照程序进行，后果是非常严重的。所以，工业控制系统的自动化中，维护好系统安全是保证其稳定运行的关键，也关乎到企业生产的可靠运行。

工业控制系统的信息化建设中，初期阶段没有与自动化之间划清界限，严重影响了系统的自动化运行。随着计算机技术的发展，信息技术和自动化技术被明确界定，使得两者之间的区别更为明晰，在技术层面实现两种技术的充分融合。在工业企业的生产线上，判断自动化运行质量、自动化精度以及技术的自动化调整方面都对信息技术有效应用，使得信息控制和自动化控制在操作行为上保持一致[1]。当自动化运行进入到高级阶段就实现了信息化，工业控制系统运行中实现自动化，就要做好信息管理工作，对各种信息技术有效应用。

2.工业控制系统运行中所存在的安全问题

2.1 工业控制系统自身存在的安全问题

工业自动化控制系统从研发阶段就将重点工作落实到使用性能技术操作上，在设计的过程中，更多地考虑系统结构优化问题，对安全问题的考虑并不多。工业自动化系统在制造的过程中，所选用的设备型号不同，而且不同的制造商对于产品的制造质量不同，就会存在产品不具有兼容性且标准化程度不高的问题，在进入到运行阶段，就需要根据具体的工作需要进行调试，还要做好技术维护工作。从系统的研发和设计、制造环节都没有重视系统安全问题，就必然会给系统运行埋下安全隐患。

2.2 工业控制系统应用信息自动化技术存在的安全隐患

信息时代，工业控制系统应用信息技术实现自动化控制是一种必然。但是，在进行技术研发的过程中，往往从降低成本的角度出发更多地考虑系统运行中所发挥的功能以及专业技术的应用，却忽视了系统运行安全问题。由于工业控制系统研发中没有从技术的角度对信息安全问题予以高度重视，就会导致系统运行中虽然可以发挥一定的免疫功能，但是，由于免疫系统没有伴随着工业控制系统的技术改造而升级，特别是计算机技术、网络技术更新换代的周期不断缩短，如果对于信息自动化的安全问题没有予以重视，就会导致工业控制系统运行中存在安全隐患。

2.3 工业自动化控制系统应用通信技术存在的安全隐患

工业控制系统中通信技术是重要的部分。随着系统不断技术升级，各种通信协议数量逐渐增多，对通信技术也提出了更高的要求。通信路径复杂化，各种总线技术得以应用，使得通信手段多种多样，诸如互联网通信、数据库之间的信息通信、控制系统与生产现场之间的信息传递、控制系统内部模块之间的信息传递等等。由于在系统设计中各个子系统之间以及系统与模块之间的边界模糊化，加之防火墙安装的数量以及所安装的位置缺乏合理性，就会导致安全隐患产生。

3.工业控制系统需要采取的安全措施

工业自动化控制系统在运行中存在安全问题是不可避免的。为了保证系统持续而稳定地运行，就需要工作人员提高安全防范意识。工业控制系统处于自动化运行状态，主要是采用信息技术和网络技术对系统的运行进行有效控制。为了避免系统运行中产生安全事故，就要将维护保护系统充分利用起来，并采取一系列的控制措施，使得工业自动化控制系统状态更为和谐，不会出现没有经过授权就接受访问的现象，不会产生系统以外变更、在运行中遭到破坏或者系统设备损坏的问题；工业自动化控制系统是基于计算机技术运行的，要确保系统不会被没有经过授权的人员修改，且不能够对系统数据信息进行访问，以维护系统运行安全；工业控制系统要建立访问屏障，避免产生非法入侵的现象，对于各种干扰性操作有效避免。工业控制系统的安全问题要得到解决，就要具有针对性地采取措施。具体如下。

3.1 强化自动化控制系统安全管理

信息技术在工业领域的广泛应用，强化信息安全管理工作是非常必要的。要在具体的管理操作中做到管理有效性，就要实施制度管理，从工业自动化控制系统的运行状况、工作人员的操作内容以及工作的性质等等都要实施制度化管理。从制度的层面将操作规范制定出来，还要根据具体的工作需要对规范的具体内容进行调整。

其一，将管理制度落实到位。管理制度并不是固定不变的，而是要根据管理需要不断地调整和完善，以使制度具有可操作性，包括管理内容，工作人员需要履行的职责都要明确，以使管理具有针对性。对于管理制度的落实，要严格考核机制，奖励制度和惩罚制度都要严格执行，通过树立管理威信，引导工作人员自觉执行制度，约束自己的工作行为[2]。在重视考核工作的同时，还要做好检查工作，将安全考核从具体的工作中体现出来，做到考核与检查相结合。

其二，重视系统操作人员的安全素质培训。工业控制系统的操作人员安全素质直接关乎到系统的运行安全，因此，要对安全素质培训工作予以高度重视。在培训中，通过专业技术能力培训对操作人员进行安全教育，并将安全教育落实到法律的层面，随着操作人员的安全意识落实到具体的行动中，就可以降低安全事故发生率。

3.2 提高工业控制系统的免疫功能

针对目前工业控制系统运行中所存在的安全问题，就需要具有针对性地将解决措施制定出来，应用计算机技术将防御体系建立起来形成安全系统，使得系统运行中能够同时进行入侵检测并做好系统防护工作，提高系统的安全维护能力。

工业控制系统的免疫功能是通过计算机控制平台发挥出来的。在工业控制系统的内部建立信息安全系统，将数据信息的采集功能、信息通信功能以及控制模型都纳入到系统中。随着系统的运行，各项信息安全功能得以充分发挥，通过计算机操作控制系统，可以有效地维护控制系统的安全运行。工业控制系统构建信息安全系统是长期而持续的，在发挥其日常安全管理功能的同时，还要实时升级，对漏洞及时填补，做好防病毒系统的更新工作，以提高控制系统的运行质量。

3.3 做好控制信息的安全隔离工作

工业企业在强化自动化运行的同时，还要认识到信息技术的使用会给工业控制系统带来一定的风险。信息系统的多元化使其兼容性不断提高，包括自动化系统、电子商务都容纳其中，随之系统的各项功能充分融合，信息系统已经不再是独立性存在的了，这就必然会对控制系统的特殊性能造成影响。基于网络技术使得系统的数据信息共享，使得各个系统之间的联系更为紧密，相互之间的接线模糊化，这就必然会产生“边界纠纷”，相应地，各种安全问题产生。系统的开放度越来越高，要保证系统控制作用得以充分发挥，就要做好控制信息的安全隔离工作，通过建立明晰的分区界线，使得系统运行中能够自行解决安全问题，配合使用防火墙技术，使得边界安全问题得到有效控制。

4.结束语

综上所述，信息技术在工业领域中广泛应用，使得工业控制实现了自动化。工业自动化运行的过程中，使得工业企业的运行更为顺畅，而且在运行程序上得以优化，但是也需要面临工业控制系统安全问题。如果自动化控制系统存在安全漏洞，就必然会导致自动化控制风险系数较高，这就给自动化控制领域带来了挑战。所以，工业控制系统实现自动化，要重点考虑安全问题，以保证控制系统稳定可靠运行。

* [1]曹桂均.编组站综合自动化系统控制技术及其扩展应用的研究[D].中国铁道科学研究院硕士学位论文，2013.

* [2]林云威.基于故障树和DSET的电力控制系统信息安全风险评估[D].华东理工大学硕士学位论文，2014.